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精準(zhǔn)醫(yī)療時代需要高質(zhì)量繁榮
第
26
期
>>>腫瘤的化療治療與多藥耐藥<<<
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前言
隨著基因檢測技術(shù)的發(fā)展和腫瘤致病機理更深入的研究,靶向治療和免疫治療在腫瘤治療領(lǐng)域大放異彩,但作為癌癥治療主要手段之一的化療仍是癌癥治療不可或缺的一部分。
2018年2月,國家癌癥中心發(fā)布了中國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù):中國人群高發(fā)和高死亡率的癌種為肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、甲狀腺癌;城市主要發(fā)病癌種為結(jié)直腸癌、乳腺癌、前列腺癌、腎癌、膀胱癌、淋巴瘤、白血病;農(nóng)村地區(qū)主要以食管癌、胃癌、肝癌、宮頸癌為主;男性最高發(fā)病癌種和死亡癌種均為肺癌,女性最高發(fā)病癌種為乳腺癌,最高死亡癌種為肺癌(見表1)。
▲表1 2018年國家癌癥中心發(fā)布的中國男性和女性高發(fā)病和高死亡癌種TOP5
美國癌癥協(xié)會公布的2018年數(shù)據(jù)同樣顯示,全球最常見發(fā)病和死亡癌種包括了肺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌等(見圖1)。而這些主流癌種中,化療仍是其治療的主要手段之一。
▲圖1 2018年全球10種最常見癌癥發(fā)病和死亡占比
化療在癌癥治療中的重要地位
根據(jù)《中國臨床腫瘤學(xué)會(CSCO)原發(fā)性肺癌診療指南2018版》:部分驅(qū)動基因陰性的肺癌患者,其一線治療為化療,如:驅(qū)動基因陰性、PS評分0~1的Ⅳ期肺鱗癌的一線標(biāo)準(zhǔn)治療是含鉑雙藥化療;對于PS評分為2的患者,單藥化療是標(biāo)準(zhǔn)治療。
乳腺癌的治療方法是以根治手術(shù)+化療為主的全身綜合性治療。
大腸癌(主要包括結(jié)腸癌和直腸癌)主要治療方式包括手術(shù)、化療、放療、分子靶向、中醫(yī)藥綜合治療等,對于可切除結(jié)腸癌的治療,除I期T1-2N0M0和II期 T3N0M0伴低危因素的患者外,其余均需接受術(shù)后輔助化療;對于所有擬接受全身系統(tǒng)治療的初始不可切除潛在可切除轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌患者,其轉(zhuǎn)化治療方案中,RAS和BRAF均為野生型的患者I級推薦FOLFOX/FOLFIRI±西妥昔單抗(2A 類證據(jù))方案,RAS或BRAF突變型的患者I級推薦FOLFOX/CapeOx/FOLFIRI± 貝伐珠單抗(2A 類證據(jù))。
全身化療是治療晚期肝癌最傳統(tǒng)的方法。根據(jù)《中國臨床腫瘤學(xué)會(CSCO)原發(fā)性肝癌診療指南2018.V1》知,晚期肝細胞癌(HCC)一線治療,對于肝功能 Child-pugh A級或部分B級(7分,總膽紅素小于umol/L,少量腹水)的患者,I級推薦索拉非尼 Sorafenib (證據(jù)等級1)或奧沙利鉑為主的系統(tǒng)化療(FOLFOX4 方案或 XELOX 方案)(證據(jù)等級1)。
對于晚期胃癌患者,分子靶向藥物、抗血管生成藥物以及免疫檢查點抑制劑等提供了更多的治療選擇,但在臨床應(yīng)用過程中,系統(tǒng)性化療仍然是局部進展期和晚期胃癌患者的主要治療手段。
多藥耐藥(MDR)
根據(jù)藥物作用的分子靶點,化療藥物可分為:
(1)作用于DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的藥物;
(2)影響核酸合成的藥物;
(3)作用于DNA模板影響DNA轉(zhuǎn)錄或抑制DNA依賴RNA聚合酶從而抑制RNA合成或蛋白質(zhì)合成的藥物;
(4)其他。
化療藥物多可引起骨髓抑制、心臟毒性、肝毒性等不良反應(yīng)。不同于腫瘤的靶向治療,目前各大指南中對于大部分化療藥物并沒有明確指出相應(yīng)的基因檢測,但臨床回顧性或前瞻性研究證實,與藥效與藥代動力學(xué)相關(guān)的基因影響著化療療效、不良反應(yīng)以及治療后癌癥患者的生存。癌癥的整體化療治療效果有限,除全身系統(tǒng)治療的引起的毒副作用/不良反應(yīng)可能加速病情的惡化外,化療過程中,腫瘤的化療耐藥或多藥耐藥(Multi-drug?resistance,MDR)問題也是影響癌癥治療效果的關(guān)鍵因素之一。
MDR亦被稱為多藥耐藥、多藥抗藥性,是指腫瘤細胞對一種化療產(chǎn)生耐藥的同時,對其他從未接觸過的、結(jié)構(gòu)和作用機制完全不同的抗腫瘤藥物也產(chǎn)生抗藥性的現(xiàn)象。MDR是腫瘤細胞耐藥的常見方式,其形成使得腫瘤患者產(chǎn)生化學(xué)抵抗并導(dǎo)致預(yù)后較差,成為化療失敗的主要原因。
有資料顯示,約30%~80%的腫瘤細胞在化療過程中產(chǎn)生耐藥,MDR患者治療困難、復(fù)發(fā)率高,也是導(dǎo)致患者死亡的最主要原因。
既往研究顯示,90%轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者均伴隨著化療耐受,給予一線化療藥物治療,初期有效率可達到30.7%,隨療程的延長,用藥時間達6個月及以上時,有效率可降低至20%左右;幾乎所有接受化療的大腸癌患者最終都會產(chǎn)生多藥耐藥,這已成為相關(guān)治療的主要障礙之一,也是導(dǎo)致大腸癌高死亡率的重要原因。
MDR的潛在機制
目前報道的MDR的潛在機制包括:
ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族(ABC transporter family)
凋亡誘導(dǎo)(apoptosis induction)
自噬誘導(dǎo)(autophagy induction)
癌癥干細胞調(diào)節(jié)(cancer stem cell regulation)
miRNA調(diào)節(jié)(miRNA regulation)
缺氧誘導(dǎo)(hypoxia Induction)
DNA損傷修復(fù)(DNA damage and repair)
表觀遺傳調(diào)節(jié)(epigenetic regulation)
▲圖2 MDR的潛在機制
01 | ABC轉(zhuǎn)運蛋白高表達 |
目前已知的人類ABC(Adenosine triphosphate-binding cassette)轉(zhuǎn)運蛋白家族中至少有48個成員,其中12個被認為是藥物泵的轉(zhuǎn)運蛋白,包括眾所周知的P-糖蛋白(P-gp,由ABCB1基因編碼),MRP1(多藥耐藥相關(guān)蛋白1,由ABCC1基因編碼)和ABCG2(也稱為BCRP,即乳腺癌耐藥蛋白,其由ABCG2基因編碼)。對化學(xué)療法無反應(yīng)的癌癥患者通常具有各種ABC轉(zhuǎn)運藥物泵蛋白的高表達,這類蛋白能借助ATP水解釋放能量將化療藥物泵出細胞外,使腫瘤細胞產(chǎn)生MDR。
02 | 癌細胞凋亡通路失敏 |
導(dǎo)致細胞凋亡是化療藥物殺死細胞的主要機制之一。然而研究發(fā)現(xiàn),許多癌細胞對細胞凋亡程序具有原發(fā)性和獲得性耐受(即對細胞凋亡通路失敏),從而導(dǎo)致化療藥物耐受,包括原發(fā)性耐藥(在藥物使用前就已經(jīng)獲得)和適應(yīng)性耐藥(暴露于化療藥物后發(fā)生)。
例如,新型特異性PI3KCA抑制劑BYL719能夠抑制原發(fā)性MM(多發(fā)性骨髓瘤)細胞的存活,誘導(dǎo)MM細胞凋亡,并通過引起G1期阻滯來抑制其細胞周期。BYL719首先是抑制PI3K信號傳導(dǎo),以減少增殖和細胞周期信號傳導(dǎo),并誘導(dǎo)MM細胞凋亡信號傳導(dǎo),最后BYL719聯(lián)合硼替佐米(bortezomib)和卡非佐米(car?lzomib),克服了由骨髓基質(zhì)誘導(dǎo)的耐藥性。
03 | 癌細胞自噬活性異常 |
自噬是指將細胞質(zhì)組分遞送至溶酶體以響應(yīng)細胞內(nèi)和細胞外壓力而進行大量降解的過程。自噬是一種進化上保守的機制,用于維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的降解。越來越多的證據(jù)表明,自噬在化療藥物耐藥中起著重要作用。化療藥物能夠誘導(dǎo)自噬和細胞凋亡,而自噬可以通過降解化療藥物分子發(fā)揮其細胞保護作用,幫助癌細胞逃避細胞凋亡,從而引起化療耐藥。
04 | 化療后癌癥干細胞某些/種亞群具耐藥性 |
癌癥干細胞是具有自我更新和分化特性的癌細胞亞群。它們被認為是癌癥的起源和癌癥惡性表征的基礎(chǔ),包括MDR。既往研究發(fā)現(xiàn),癌癥干細胞與MDR之間存在直接關(guān)系。
如,在小細胞肺癌(SCLC)中,CD133的表達與化療耐受和體外體內(nèi)實驗中的致瘤性增加相關(guān),并且CD133的表達在接受化療后的小鼠和人SCLC細胞中增加,這一現(xiàn)象也在對接受化療后患者的臨床標(biāo)本的臨床觀察中得到證實。這一研究表明,在SCLC中,CD133+癌干細胞樣的細胞具有高致瘤性和耐藥性。
由于目前的證據(jù)表明癌癥干細胞是多藥耐藥的原因,因此根除癌癥干細胞至關(guān)重要,有助于克服多重耐藥性,并有助于在癌癥患者中實現(xiàn)良好的預(yù)后。
05 | miRNA表達上調(diào)或下調(diào) |
miRNA(微小RNA)是一類內(nèi)生的、保守的、長度約為22個核苷酸的非編碼RNA,具有翻譯水平調(diào)控基因表達的功能。越來越多的研究表明,miRNA的表達上調(diào)或下調(diào)可作用于不同的靶點或通路進而影響癌癥的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和對治療藥物的耐受。
miRNA傾向于通過調(diào)節(jié)其靶基因的異常功能來調(diào)節(jié)癌細胞的惡性表征。例如,研究發(fā)現(xiàn)miR-19a和miR-19b(均為miR-17-92簇的成員)在MDR細胞系中上調(diào),并通過靶向PTEN來調(diào)節(jié)胃癌細胞的MDR。另外,miRNA圖譜研究揭示,miR-153在結(jié)直腸癌中高表達。相關(guān)研究表明,在隨訪50個月的結(jié)直腸癌患者中,與具有低水平的miR-153的患者相比,30名具有高水平miR-153的患者中的21名疾病進展。同時,功能研究顯示,miR-153上調(diào)在體外和體內(nèi)均增加了結(jié)腸直腸癌細胞的侵襲性和對奧沙利鉑和順鉑的耐藥性。
06 | 癌細胞缺氧誘導(dǎo)因子高表達 |
缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor,HIF) 是缺氧應(yīng)答的全局調(diào)控性因子,參與調(diào)控腫瘤血管形成、細胞增殖、細胞轉(zhuǎn)移及浸潤。大量研究顯示,HIF-1α(缺氧誘導(dǎo)因子1α)在鼻咽癌、乳腺癌等多種腫瘤中高表達,其表達與腫瘤的惡性發(fā)展及預(yù)后不良有關(guān)。
HIF-1α高表達的腫瘤細胞表現(xiàn)出極強的促血管生成能力,促進腫瘤的浸潤生長和血行播散。HIF-1α的高表達促進腫瘤缺氧相關(guān)基因(reticular activating system,RAS)轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致VEGF(vascular endothelial growth factor,血管內(nèi)皮細胞生長因子,是最重要的血管生成促進因子)高表達,促進腫瘤的血管生成。而血管生成是惡性腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),通過激活A(yù)MPK信號通路下調(diào)HIF-1α可以提高耐藥細胞株對化療藥物的敏感性。
07 | 癌細胞DNA損傷修復(fù)增強 |
大多數(shù)化療療法會直接或間接損害腫瘤細胞DNA。沒有DNA修復(fù),這種藥物損害可能導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定并最終導(dǎo)致癌癥。通常,癌細胞中的DNA修復(fù)會切除致命的DNA損傷,因此可直觀地認為,癌癥細胞中藥物致?lián)p的DNA有效修復(fù)將導(dǎo)致內(nèi)在的耐藥性。研究也表明,一種DNA修復(fù)途徑的功能障礙可以通過另一種代償性DNA損傷應(yīng)答途徑來抵消,這可能有助于對造成DNA損傷的化療藥物的抗性。
例如,靶向內(nèi)皮糖蛋白的藥物可下調(diào)許多DNA修復(fù)基因的表達,包括BARD1,H2AFX,NBN,NTHL1和SIRT1,可通過對內(nèi)皮糖蛋白的抑制降低細胞活力,增加細胞凋亡,誘導(dǎo)雙鏈DNA損傷,并增加順鉑敏感性。
08 | 表觀遺傳改變 |
諸如DNA甲基化和組蛋白修飾的表觀遺傳變化也被認為可調(diào)節(jié)包括MDR在內(nèi)的癌癥惡性表征。一些抑癌基因的去甲基化或低甲基化也可能導(dǎo)致包括MDR在內(nèi)的癌細胞惡性表征。
Martín et al. 研究報道腦腫瘤干細胞(BTSCs)過度表達ABC家族轉(zhuǎn)運蛋白的成員,而這種過度表達是造成MDR和腫瘤復(fù)發(fā)的原因。褪黑激素和化療藥物的組合對BTSC和A172惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞具有協(xié)同毒性作用,褪黑激素增加了ABCG2/BCRP啟動子的甲基化水平,并且通過用DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑來對上述細胞進行預(yù)培養(yǎng),可防止其對ABCG2/BCRP表達和功能的影響。
為了鑒定調(diào)節(jié)順鉑耐藥性的基因,有研究者對20種胃癌(GC)細胞系進行基因表達分析、DNA甲基化分析和藥物反應(yīng)分析,表觀遺傳學(xué)分析鑒定表明,BMP4作為表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)的基因,其在順鉑耐藥細胞系中高度表達。在原發(fā)性腫瘤中,BMP4啟動子甲基化水平與BMP4表達呈負相關(guān),具有高BMP4表達腫瘤的患者表現(xiàn)出顯著較差的預(yù)后。而在治療上,靶向BMP4遺傳抑制引起GC細胞對順鉑的顯著敏感。
腫瘤細胞產(chǎn)生MDR的原因和機制非常復(fù)雜,也是多種因素、多種途徑、多種形式等交替和交雜產(chǎn)生的結(jié)果。盡管影響耐藥的因素眾多,但歸根結(jié)底,最普遍存在的耐藥現(xiàn)象是腫瘤細胞內(nèi)藥物蓄積水平的降低。通過對MDR產(chǎn)生的機制的理解,目前有許多研究者投身在MDR逆轉(zhuǎn)研究或逆轉(zhuǎn)藥的研究中,相信會為腫瘤的治療指明新的方向。
以上內(nèi)容根據(jù)筆者自己的理解進行整理,若有疏漏異議,歡迎大家留言指正
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討論:利用PCR方法擴增來監(jiān)測T/B細胞的免疫組庫有怎樣的局限性?
因為TCR和BCR基因最大的特點是V、D、J基因片段的隨機重組,所以針對未知基因序列,很難設(shè)計一個上游引物用于識別TCR和BCR基因的5’端序列,所以也無法利用PCR方法擴增TCR和BCR基因和測序。而使用多重引物PCR的方法,其引物是根據(jù)已知的V、J基因設(shè)計的,得到的測序結(jié)果只局限于野生型的已知基因。